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地下水作为人类生存空间的重要组成部分，为人类提供了优质的淡水资源。但是，随着我国环境污染的日趋严重，人类活动导致地下水污染已从点状扩展到面状污染。地下水除自身受污染外，又成为土地污染的重要媒介。对地下水尤其是城市地下水的水文水质进行全方位的在线监测，全面掌握城市地下水的分布情况、变化规律、水量、水质等相关指标，为科学用水、科学节水提供可靠的监测数据，为地下水资源的开发利用决策提供支持。
地下水自动监测系统包括采样系统、自动监测仪器和数据采集系统。其中，采用系统主要是水样采集单元，地下水的采样设备分为采样泵和采样器两类。地下水采样泵将地下水抽出地面，一般都具有大扬程、流量小的特点。地下水的采样器放入地下水面以下，取得某一指定深度的水样，在提升到水面的过程中不能与地下水体发生水的交换。
自动监测仪器主要指水质水文指标传感监测单元。水文监测主要是地下水位、水量的监测分析，水质主要是水温、pH、电导率等参数的分析，一般采用电极法的多参数分析仪进行自动分析。
数据采集系统包括数据采集及无线/有线传输单元、数据分析单元。
地下水水位是最普遍、最重要的地下水监测要素，地下水水位一般都以“埋深”进行观测，再得到水位。
按SL 183—2005《地下水监测规范》要求，“水位允许精度误差为±0.01m”，在SL 360—2006《地下水监测站建设技术规范》中规定“水位误差应为±0.02m”。
地下水水位监测时地下水的水体地下环境比较稳定，水位变幅较慢，但是埋深可能很深，测井管可能很小。
自动测量地下水位的仪器主要由浮子式和压力式的两种地下水位计。压力式水位计被较多的采用，其具有测量准确、稳定，并不易受外界环境干扰等特点，并且可对海拔、温度进行自动补偿计算。
根据GB/T 14848—2017《地下水质量标准》要求：重点监测指标为色度、嗅和味、浊度、肉眼可见物、pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、阴离子表面活性剂、氰化物、氟化物、碘化物、重金属、总硬度、氟、铜、锌、钼、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、总大肠菌群、菌落数、三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯、放射物，以及反映当地地区主要水质问题的其他项目。其中多数参数均可实现在线监测。
根据中国地下水水质状况，地下水在线水质监测指标分为两类：
①基础核心指标：pH、溶解性固体（电导率）、浊度、温度。
②特定污染风险性指标：氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、氯化物。
特定污染风险性指标监测仪表的投资较大，对于大面积地水水源井的水质监测，一般仅针对基础核心指标加氨氮、硝酸盐、氯离子进行在线监测，特定污染风险性指标只在后续水处理设施进水口处，根据当地地区主要水质问题选择性进行监测。
多参数水质分析仪一般采用高度集成化的多参数探头设备，将许多常规水质参数如DO、pH、浊度、电导率、温度、水深等参数集成在一台主机上进行测量，方便使用。
探头只需放入水中即可读数，使用十分简单。配有随机软件，软件具有查看实时监测读数、设置探头参数、探头校准等功能。软件操作简单方便。
主机自带内存，可储存多条数据，配合软件的设置功能，可以独立在野外形成小型自动监测站，定时监测水质并记录到主机内存中。主机可使用干电池供电，也可以使用外接电源或蓄电池供电。